李兆太 黃 智 張 銘 趙志剛

南京金陵檢測工程有限公司 江蘇南京 210046

1 項(xiàng)目簡介

某石化公司油品升級項(xiàng)目，350萬t/a催化裂化裝置再生器現(xiàn)場安裝組焊。該容器材質(zhì)為Q345R，規(guī)格為Φ156600/9600×82/76/40/36/34×54850，容器上段直徑15.66m，厚度36mm，下段直徑9.6m，厚度34mm，上下段之間用過渡段錐體連接，錐體厚度40mm，高度(長度)8m，錐體四側(cè)間隔開設(shè)2個(gè)直徑1.8m和2個(gè)直徑1.6m的管口，在4個(gè)管口位置錐體母材分別采用厚度82mm和76mm的鋼板加強(qiáng)(厚鋼板之間有拼接焊縫)；容器高度(長度)54.85m。容器壁板分片到貨，現(xiàn)場組對，采用手工電弧焊焊接，X型坡口，厚度不等時(shí)，厚板采用機(jī)械加工方法加工成1∶3的坡度與簿板對接，容器內(nèi)壁平齊。

由于現(xiàn)場防護(hù)條件限制和工期要求，采用射線檢測法不能滿足工期和安全防護(hù)要求，經(jīng)設(shè)計(jì)同意改用TOFD檢測法代替射線檢測法。按JB/T4730.10-2010標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行100%檢測，Ⅱ級合格。

2 檢測方案的制訂

根據(jù)焊接工藝、容器結(jié)構(gòu)和施工程序，制訂TOFD檢測方案。

2.1 施工程序介紹

容器在安裝現(xiàn)場組對焊接成分段，各分段合格后，用吊車先將最下段安裝就位，再吊裝第2段與之組對焊接，依次進(jìn)行各段組對焊接，所有分段間的組對焊接均是固定口，這些口都在高空進(jìn)行焊接和檢測。

由于錐體過渡段開孔部位鋼板厚度大，其與厚度40mm組對部位必須先進(jìn)行1∶3的坡度加工，組對時(shí)保證內(nèi)表面平齊后，全部焊接完成并檢測合格后，再氣割開孔(開1.6m和1.8m的孔)。

2.2 檢測人員

TOFD檢測，每組由2～3名人員組成，其中1名人員持有TOFDⅡ級資格，并了解工程施工及焊接情況。

2.3 檢測儀器和試塊

本工程采用南通友聯(lián)生產(chǎn)的PXUT-910型TOFD檢測儀和配套掃查架（可供4對探頭掃查）。

厚度小于50mm的工件，直接用母材良好部位調(diào)試靈敏度；

厚度76和82mm的工件，采用厚度80mm的對比試塊和模擬試塊進(jìn)行靈敏度調(diào)節(jié)和驗(yàn)證。

2.4 檢測工藝的制訂

根據(jù)現(xiàn)場具體情況，編制檢測工藝卡。

2.4.1 掃查面及掃查寬度的確定

筒體和上下封頭母材焊縫兩側(cè)厚度相等或相近，TOFD掃查面可以在內(nèi)表面也可以在外表面；錐體過渡段焊縫，開孔部位的厚板與其周圍的較簿板組對時(shí)要求內(nèi)表面平齊，因此TOFD掃查面只能在內(nèi)表面。

為保證掃查架移動順利，焊縫兩側(cè)掃查面寬度均不少于150mm。

2.4.2 確定檢測區(qū)域

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，檢測區(qū)域?qū)挾葹楹缚p及其兩側(cè)熱影響區(qū)各加上6mm的范圍。本項(xiàng)目材質(zhì)為Q345R、X型坡口、采用手工電弧焊焊接，根據(jù)焊接工藝評定，熱影響區(qū)寬度為3～4mm，因此，檢測區(qū)域?yàn)楹缚p、熔合線及熔合線外10mm的范圍。

圖1 TOFD檢測工藝卡

2.4.3 檢測通道和PCS的設(shè)置

為了減小TOFD檢測盲區(qū)和提高檢測效率，本工程對于厚度34、36、40、76、82mm的焊縫，均采用雙通道掃查。

第1通道PCS的設(shè)置盡可能小，即將探頭置于焊縫兩側(cè)，并適當(dāng)增加余量，以保證探頭能順利掃查為宜；

第二通道PCS的設(shè)置以滿足下表面檢測范圍內(nèi)檢測角度不小于40°為宜，當(dāng)不等厚對接時(shí)，因內(nèi)表面平齊，探頭在內(nèi)表面掃查，PCS的設(shè)置以較簿工件厚度為準(zhǔn)。

這樣的設(shè)置減小了上下表面盲區(qū)，提高了掃查覆蓋范圍，可以減掉焊縫兩側(cè)的偏置掃查。

2.4.4 探頭的選擇

厚度34、36、40mm的工件，第1通道選擇7.5MΦ3角度為70°的探頭；第二通道選擇5MΦ6角度為60°的探頭；

厚度76、82mm的工件，第1、2通道均選擇5MΦ6角度為60°的探頭；

2.4.5 時(shí)間窗口的設(shè)置

投產(chǎn)后的再生器圖片

圖2 超聲波補(bǔ)充檢測工藝卡

圖3 磁粉補(bǔ)充檢測工藝卡

為了觀察、評判方便和保證2個(gè)通道的相互覆蓋，2個(gè)通道的時(shí)間窗口設(shè)置均為，時(shí)間窗口的起始位置為直通波到達(dá)前0.5～1us，時(shí)間窗口的終止位置為工件底面波后0.5～1us。

2.4.6 掃查方式

TOFD掃查方法采用非平行掃查。

對于丁字縫部位，TOFD掃查架通過的焊縫區(qū)域應(yīng)進(jìn)行打磨平滑，以確保掃查架通過焊縫時(shí)聲波耦合良好。

2.4.7 耦合劑

水。

2.4.8 補(bǔ)充檢測

為了消除上下表面盲區(qū)和防止橫向缺陷漏檢，在TOFD檢測合格后增加手工超聲波檢測對上下表面盲區(qū)以及進(jìn)行橫向缺陷檢測。對于厚度76和82mm的焊縫，手工超聲波檢測時(shí)應(yīng)進(jìn)行雙面雙側(cè)掃查。焊縫內(nèi)外表面增加磁粉檢測以消除盲區(qū)和表面缺陷。

根據(jù)工件條件、焊縫寬度和上述選擇要求，編制的TOFD檢測工藝卡如圖1所示；超聲波補(bǔ)充檢測工藝卡見圖2；磁粉補(bǔ)充檢測工藝卡見圖3。

3 檢測工藝驗(yàn)證及實(shí)施

按本工藝將設(shè)置好的TOFD 設(shè)備在相同厚度的模擬試塊上進(jìn)行檢測驗(yàn)證，模擬試塊中的缺陷均能清晰顯示。本工藝在盲區(qū)試塊上進(jìn)行檢測驗(yàn)證，結(jié)果見表1。

表1 上表面盲區(qū)實(shí)測結(jié)果

在檢測實(shí)施過程中，筒體縱、環(huán)焊縫結(jié)構(gòu)比較規(guī)則，檢測比較順利，但錐體檢測難度較大，錐體上端直徑15.66m，下端直徑9.6m，錐體基本厚度40mm，4個(gè)開孔位置的鋼板厚度分別為76mm 和 82mm， 涉 及 焊 縫 對 接 厚 度 形 式 有40/40，40/76，40/82，76/76，82/82，由 于76mm 和82mm 的板較厚，每個(gè)開孔部位由6塊厚板組對后才能滿足開孔面積的要求。

4 小結(jié)

本工程采用雙通道進(jìn)行檢測，第1通道采用較高頻率在滿足焊縫寬度的情況下選擇盡可能小的PCS有利于減小上表面盲區(qū);

第2通道PCS的設(shè)置，要求滿足檢測區(qū)域的要求，即滿足焊縫下表面寬度及焊縫熔合線外10mm的位置聲束角度不小于40°的要求，省掉了焊縫兩側(cè)的偏置掃查。

采用手工超聲波檢測和磁粉檢測作為TOFD檢測的補(bǔ)充檢測，消除了上下表面檢測盲區(qū)和橫向缺陷漏檢的可能性。

通過本工藝的檢測實(shí)施，順利完成了檢測任務(wù)，工程質(zhì)量和工期均得到了保障，客戶滿意。